化工设计-物料衡算

第四章物料衡算

MaterialBalance沈海670002)shm190726@浙江工业大学精细化工研究所化工设计（ChemicalDesign）概述1计算中用的基本量物理过程的物料衡算化学反应的物料衡算234目录概述

物料衡算是化工工艺设计中最基本的设计内容，是工艺设计的基础。主副产品的产量原材料消耗定额生产过程中的损耗三废产生量物料的浪费生产过程的反常现象物料衡算物料衡算的理论依据“质量守衡定律”在化工过程中，物料平衡是指：进入一个装置（或设备）的全部物料的量，必定等于离开这个装置（或设备）的全部物料的量（包括损失量）和系统内累积起来的物料的量。输入=输出+累积∑F=∑D+W（1）基本式：输入+生成=输出+消耗+累积“生成”、“消耗”是指由于化学反应而生成、消耗的质量（2）对稳态过程：累积项=0

输入+生成=输出+消耗*稳态（定态）过程：系统内任一部分的参数，不随时间而变，只随空间位置而改变，是存在于连续操作的一个过程，其特征为：累积项=0有化学反应时的物料衡算无化学反应的稳态过程：输入=输出稳态过程物料衡算式物料平衡形式无化学反应有化学反应总平衡式总质量平衡式是是总摩尔平衡式是否组分平衡式组分质量平衡式是否组分摩尔平衡式是否元素原子

平衡式元素原子质量平衡式是是元素原子摩尔平衡式是是物

料

衡

算

的

基

本

步

骤1.画出工艺流程示意图2.列出化学方程式3.确定计划任务4.收集数据物料的名称，数量，组成及流向与计算有关的工艺条件如：P，T，配比等未知的，待求的未知项，用字母，符号标定清楚。画出与物料衡算有关的设备及管线写明反应过程的热效应省略次要的副反应分析未知选择公式收集数据生产规模和生产时间（年生产时数）生产规模在设计任务书中已有，若是中间车间应根据消耗定额来确定生产规模，要考虑物料在车间回流的情况。

大型化工厂一般8000小时/年

对要经常维修或试验性车间一般7200小时/年

很少的厂可达8400小时/年有关的定额，收率，转化率的数据收集

要注意可靠性准确性，并了解其单位与基准原料，辅助材料，产品，中间产品的规格与计算有关的物理化学常数

如密度，蒸汽压，相平衡常数5.选择计算基准6.建立物料平衡方程，进行物料衡算7.整理并校核计算结果8.绘制物料流程图，填写物料平衡表。列出的数学关联式的数目应与所求未知项的数目相同，若数学式不够，用试差法求解。时间基准质量基准体积基准干湿基准对连续生产过程可用单位时间的物料量或单位时间的产品量作计算基准，如三十万吨NH3厂，可以每小时产NH3量作物料衡算基准，年生产时间8000h（7200h），30×104/8000=37.5T/h

对间歇生产过程可以一套或一批料的生产周期作基准。

如一个反应釜，每次投料800kg，完成一个操作周期为4h，则每小时处理物料200kg/h作计算基准。时间基准质量基准当进行衡算的系统其物料缘于固相或液相时，可选择一定质量的原料或产品作为计算基准，如以煤，矿石，石油为原料的化工过程可选用1kg原料为计算基准。特别是原料或产品是单一化合物，或其组成是已知的，选此作计算基准更为方便。体积基准当物料是气体时，可选用体积为基准，通常都换算成STP（标准状态）下的体积，这样可排除T，P变化带来的影响，而且容易把体积换算成mol数（除以22.4）。不论是固态，液态或气态物质往往都含有一定的水分，因此就出现干基，湿基的问题。

若进行衡算时，把水分去掉则称干基，把水分一起算入称为湿基，二者可互算。干湿基准*选作基准的物料，必须是已知条件最多，并与其它物料关系明确之物。物料平衡表输入输出名称重量组成%单重名称重量组成%单重混酸435HNO347H2SO449H2O4204.5213.117.4废酸291HNO31H2SO473.2H2O25.82.9213.175氯苯混合料394C6H5Cl92NO2C6H4Cl8362.531.5硝基

物层538C6H5Cl0.65NO2C6H4Cl99.353.5

534.6共计829100100829共计829100100829基准：每小时单位：kg废酸层165.3组分重量%HNO3H2SO4H2ONCB2.60118.641.32.851.5771.7424.981.72混合料210.7组分重量%NCBCB2.6201.351.2398.7萃取废酸162.7组分重量%氯苯208.1组分重量%CB208.1100萃

取硝

化单位：kg/h物料流程图-2.6+2.6概述1计算中用的基本量物理过程的物料衡算化学反应的物料衡算234目录1.摩尔分数、质量分数、平均分子量摩尔分数对于流动物系质量分数对于流动物系平均分子量摩尔流量质量流量质量流速2.流体的流量和流速体积流量：m3/h、m3/min、m3/s流体的线速度：流体单位时间内在流动的方向上所流经的距离,m/s质量流量：单位时间内流经管道或设备的流体的质量kg/h、kg/min、kg/s质量流速：单位时间内流经管道或设备的单位横截面积的流体的质量kg/h、kg/min、kg/s摩尔流量：kmol/h、kmol/min、kmol/s体积流量质量流量线速度W=Qρ=uAρ3.气体的体积和密度1）一般压力、温度<1MPa按理想气体对待PV=nRT或2）高压下>1MPa按真实气体对待PV=ZnRTZ为压缩因子，为对比压力pr、对比温度Tr的函数临界值H2、He和Ne根据pr和Tr查表得Z如为混合气体3）真实气体混合物假临界值仍用压缩因子法计算4）标准状况用标准状况下的体积表示气体的量下标“0”表示标准状况，下标“1”表示工作状态4.液体的密度对比密度临界密度由pr和Tr查表液体混合物密度与温度、压力和组成有关体积加合法5.物质的饱和蒸汽压饱和蒸汽压：液体在一定温度下相应的蒸发-凝结的平衡状态的蒸汽压力6.溶液上方蒸汽中各组分的分压1）理想溶液由化学结构非常相似，相对分子质量又相近的组分所形成的溶液拉乌尔定律2）非理想溶液活度系数，ri＝ai/xi由范拉尔方程或威尔逊方程求得7.气液平衡常数1）完全理想系低压下组分结构十分相似的溶液2）理想系中压(<1.5~2.0Mpa)的理想溶液7.转化率x、收率Y和选择性S起始量的选择：连续反应器反应器进口处原料的状态为起始状态间歇反应器反应开始时的状态为起始状态串联反应器进入第一个反应器的原料组成为计算基准限制反应物过量反应物Y=Sx概述1计算中用的基本量物理过程的物料衡算化学反应的物料衡算234目录物理过程的物料衡算无化学反应发生属于化工单元操作过程的衡算如过滤、混合、吸收、干燥、结晶、精馏等

例：在过滤机中把含有25%（质量%）固体的浆料进行过滤，现在料浆的进料量为2000kg/h滤饼含有90%固体，滤液含1%固体。试计算滤液，滤饼的量（设过滤有一个稳态连续过程）1.过滤：用过滤设备把液固分开的操作过滤机料浆滤饼

滤液F3kg/h90%固

10%液F1=2000kg/h

75%液

25%固F2kg/h

1%固

99%液解：画出过程示意图，标上已知及要求的量。以小时（时间）为计算基准（二个未知数，列出二个方程即可）总物平衡F1=F2+F3液体量平衡0.75F1=0.1F3+0.99F2F1=2000kg代入联解二方程可得F2=1460.7kg/hF3=539.3kg/h用固体量平衡式来校核计算结果0.25F1=0.9F3+0.01F2得500=500

过滤机料浆滤饼

滤液F3kg/h90%固

10%液F1=2000kg/h

75%液

25%固F2kg/h

1%固

99%液例：在蒸发器中把含NaOH10%、NaCl10%的水溶液浓缩为含NaOH50%、NaCl2%的溶液。若每批处理1000kg原料液。试求

（1）每一批操作中可得的母液量？

（2）蒸发水量？

（3）析出NaCl固体量2.蒸发：把溶质不挥发的溶液加热至沸腾，使溶剂气化从而获得浓缩液或析出固体的单元操作。水蒸汽F2kg蒸汽固体NaCl

F3kg原料液F1=1000kg

NaOH10%

NaCl10%

H2O80%母液F4kg

NaOH50%

NaCl2%

H2O48%解：计算基准：以每一批的原料液量三个未知数，列三个方程总量平衡F1=F2+F3+F4

F1=1000kgNaOH平衡0.1F1=0.5F4

F4=200kg

NaCl平衡0.1F1=0.02F4+F3

F3=96kg

F2=704kg可用H2O平衡式校核概述1计算中用的基本量物理过程的物料衡算化学反应的物料衡算234目录常用计算方法利用联系物做物料衡算复杂反应体系使用产物、副产物各自的收率数据作物料衡算带有物料循环的流程的物料衡算多步串联过程的物料衡算化学反应的物料衡算1.常用计算方法由于化学反应的存在，总摩尔平衡式，组分的质量，摩尔平衡式是不成立的。在化学反应中常涉及转化率、反应速率、收率、过量系数等，要注意其定义式。特别是过量系数它是基于限制反应物100%转化下的值，而不论真实反应时限制反应物是否完全反应。直接计算法反应速度法平衡常数法结点法1）直接计算法根据化学反应方程式进行计算例1：用甲醇催化氧化制甲醛，反应式为：CH3OH+0.5O2→HCHO+H2O氧由空气中来，已知空气过剩系数为1.5，甲醇转化率为75%。计算反应后气体混合物的mol组成（反应物与产物均为气态）。氧化CH3OH空气O221％N279％HCHO空气O2N2H2OCH3OH解：计算基准：1mol的CH3OH由反应式知反应生成HCHO为0.75mol，H2O为0.75mol 未反应CH3OH=1-0.75=0.25mol 由反应式算出消耗O2量为0.5×0.75=0.375mol 由空气过量系数可算出输入系统的氧量为

1×0.5×1.5=0.75mol 折合空气量为0.75/0.21=3.57mol其中N2=3.57×0.79=2.82mol 出反应器的氧量为0.75-0.375=0.375mol

反应后气体混合物组成：组分molmol%CH3OH0.255HCHO0.7515.2H2O0.7515.2O20.3757.6N22.8257共计4.945100例2：试求生产1000m3（STP）煤气，所需空气、水蒸气、褐煤各为多少公斤。

已知：褐煤中含C为70%；煤气组成为：

CO＝4%、H2＝18%、N2＝42%（V%） 反应式为C+H2O→CO+H2 ① 2C+O2→2CO ②合成气生产褐煤，C70%空气O221％N279％煤气CO

4%H218%N242%H2O解：计算基准1000m3煤气（1）空气量计算：煤气中的氮量V(N2)=1000×0.42=420m3

折算成空气量为420/0.79=532m3

532/22.4×29=688.75kg（空气平均分子量取29）

其中O2=532×0.21=112m3112/22.4=5kmol（2）水蒸气量计算：从反应式可知煤气中H2由H2O来

煤气中氢V(H2)=1000×0.18=180m3

即水蒸气量为180m3

180/22.4×18=145kg

180/22.4=8.04kmol（3）褐煤量计算：由反应式①与8.04kmolH2O反应需C=8.04kmol

由反应式②与5kmolO2反应耗C=2×5=10kmol

故消耗碳量为(8.04+10)×12=216.5kg

褐煤中含C=70%需褐煤量为216.5/0.7=309.3kg例3：接触法制H2SO4，反应式S+O2→SO2

2SO2+O2→2SO3

SO3+H2O→H2SO4

S+1.5O2+H2O→H2SO4一个年产2000吨93.2%的H2SO4车间，年操作日为三百天试计算：（1）每天生产100%H2SO4多少吨?（2）每天需氧多少吨，折合空气量多少Nm3?（3）吸收SO3每天需水多少吨?（4）将100%H2SO4稀释为93.2%H2SO4需水多少吨?解：（1）2000×0.932/300=6.2133t/d

6.2133×1000/98=63.4kmol/d（2）由反应式知H2SO4中的氧来自空气的为1.5O2，则63.4kmolH2SO4由空气供O2量为1.5×63.4=95.1kmol/d折合95.1×32/1000=3.04t/d

折空气量为95.1×22.4/0.21=10144m3。（3）H2SO4：H2O=1：1吸收SO3用水量为63.4kmol/d

63.4×18/1000=1014t/d

（4）6.2133（1-0.932）=0.4225t/d稀释用水例4：工业上由乙烯水合生产乙醇，其反应式如下：

主反应C2H4+H2O→C2H5OH

AB

副反应2C2H5OH→（C2H5）2O+H2O

二乙醚

反应器进料组成为C2H4=53.7%H2O=36.7%余为惰性气(V%)，

乙烯转化率为80%以乙烯为基准的乙醇产率为90%。

试计算反应器输出物料的组成。乙烯水合C2H453.7%H2O36.7％惰性气体C2H5OHEt2OH2O惰性气体C2H4解:计算基准：100mol进料

进料中各组分量为：C2H4=100×0.537=53.7mol

H2O=100×0.367=36.7mol

惰气=100×0.096=9.6mol

出料中各组分计算： （1）惰气=9.6mol （2）C2H4：由转化率知出系统中未反应的

C2H4=53.7×0.20=10.74mol

参与化学反应的C2H4=53.7×0.80=42.96mol其中转化为乙醇的C2H4量即进行主反应的乙烯量(即乙醇生成量)由产率计算为：

0.9×53.7×MA/MB=0.9×53.7×28/46=29.42mol进行副反应的C2H4=42.96-29.42=13.54mol （3）(C2H5)2O与H2O计算 由副反应生成：(C2H5)2O=13.54/2=6.77mol

H2O=13.54/2=6.77mol 出系统H2O=36.7+6.77-29.42=14.05mol 出系统物质组成：V% C2H410.74mol15.22 C2H5OH29.42mol41.68 (C2H5)2O6.77mol9.6 H2O14.05mol19.9 惰气9.6mol13.6 共计70.58mol1002.反应速度法反应速率的定义：某一组分进单位体积反应器与出反应器的mol流量之差称为该组分的反应速率。(mol·m-3/s)RS=FS′-FS

S—组分;RS—S组分的反应速率（以单位时间表示） 则FS′=FS+RSFS—S组分的输入流kmol/s FS’—S组分输出流量kmol/s

当有化学反应时，以组分建立的质量平衡式和mol平衡式已不成立，这时利用反应速率来建立衡算式。aA+bB→cC+dD表示反应的速率有RA、RB、RC、RD，这四者之间的关系式为：

通式σi—i组分的化学计算系数，对反应物取负值，生成物取正值由此得Ri=r×σi代入上面式子得Fi′=Fi+r×σi例：合成氨反应：N2+3H2→2NH3若已知N2、H2、NH3的输入反应器流量分别为:FN2=12mol/s，FH2=40mol/s，FNH3=0mol/s

设N2的输出流量为8mol/s计算其余组分的输出流量解:按式Fi′=Fi+r×σi

FN2′=12+(-1)×r＝8；得r=4mol/s

FH2′=40+(-3)×4=28mol/s

FNH3′=0+2×4=8mol/s3.平衡常数法aA+bB→cC+dD

浓度单位采用mol/l平衡常数用符号Kc

浓度单位采用mol分数平衡常数用符号Kn

浓度单位采用分压平衡常数用符号Kp

低压下，平衡常数Kp仅是温度之函数吸热反应△H＞0则T↑导致Kp↑放热反应△H＜0则T↑导致Kp↓

高压下，Kp不仅是温度也是压力的函数，此时要用逸度代替分压。利用化学平衡常数的计算式建立方程式以补充不足之方程数。例：某厂在转化炉中用天然气与蒸汽反应制氢，该厂每小时耗天然气量为4700m3，工艺条件：汽/气=2.5（水蒸汽/天然气）。

反应式①CH4+H2O→CO②

CH4+CO2→2CO+2H2③CO+H2O→CO2+H2

已知天然气组成为：CH498.6%，N21.4%（把其它烃组分都折算为CH4）（V%），CH4的转化率为67%，在已转化气体中CO对CO2之比率可取气体离开转化器的温度700℃下反应③呈平衡时的比率。转化气离开反应器时温度为700℃，在此温度下各反应式的平衡常数值为：

反应①Kp=25②Kp=20③Kp=1.54 试计算转化气组成（干、湿基）。 计算基准：取100m3天然气为计算基准 转化气的成分可由反应式及工艺条件分析得出为：CH4、H2、CO、CO2、N2、水蒸气，六个未知数要列出六个方程，由于N2为惰性气反应前后量不变，CH4可通过转化率算出（即有两个约束条件），故只要列出四个衡算式。

转化炉天然气CH498.6%100m3N21.4%水蒸气转化气H2COCO2CH4N2H2O过程示意图：H平衡4×98.6+2×250=2VH2+4×32.54+2V’H2O

整理后得32.12=VH2-VH2O—（3）

进转化炉水蒸气量为2.5×100=250m3

V’H2O=250-VH2OC平衡98.6=VCO+VCO2+32.54得

VCO2=66.06-VCO—（1）

O平衡250=2VCO2+VCO+（250-VH2O）得

2VCO2+VCO-VH2O=0—（2）

100m3天然气中有CH4=98.6m3N2=1.4m3未反应CH4量为98.6×（1-0.67）=32.54m3

利用反应③的平衡常数式建立一个方程

由（1）（2）二式得VCO=132.12-VH2——（4）

由（1）（4）二式得VCO2=VH2O-66.06——（5）

把（3）（4）（5）代入Kp式后得VH2O-54.1VH2O-3436=0

解得VH2O=91.61m3 则出口转化气中各组分量为：VN2=1.4m3VCH4=32.54m3V’H2O=250-91.61=158.39m3由（3）式VH2=132.01+91.61=223.73m3由（4）式VCO=132.12-91.61=40.51m3由（5）式VCO2=91.61-66.06=25.55m3组成湿气体干气体m3V%m3V%CH4H2COCO2N2H2O32.54223.7340.5125.551.4158.396.7546.418.45.30.2932.8532.54223.7340.5125.551.410.0569.1112.517.890.43共计482.12100323.7399.994.结点法以流程中的汇集或分支处的交点（即结点）进行衡算，可以使计算简化。ACB节点ACB节点例：某炼油厂，其原料制备流程及已知数据示于下图，试计算流经脱异戊烷塔不含丁烷的汽油量为多少？脱丁烷塔脱异戊烷塔含丁烷汽油100mol正80%异20%xmolsmol100%异ymol100%正原料Pmol90%正10%异(Ⅱ)(Ⅰ)对结点(Ⅱ)建立衡算式：异C5H12平衡：(100-x)×0.2=0.1P正C5H12平衡：(100-x)×0.8+y=0.9Py=0.8x 100×0.8=0.9P解得：P=88.89molx=55.56moly=44.44molS=0.2x=11.11mol常用计算方法利用联系物做物料衡算复杂反应体系使用产物、副产物各自的收率数据作物料衡算带有物料循环的流程的物料衡算多步串联过程的物料衡算化学反应的物料衡算利用联系物做物料衡算惰性物料的数量在反应器的进口、出口物料中没有变化,计算时可以利用它在设备进、出口的数量(质量或摩尔数)不变的关系列物料衡算方程。称这种惰性物料为联系物。例：天然气蒸汽转化法制造合成氨原料气。计算天然气的用量和空气的用量。一段转化炉二段转化炉CO变换CO2脱除甲烷化天然气xkmol蒸汽空气ykmolCO2组分CH4C2H6C3H8C4H10(正)C4H10(异)C5H12(正)C5H12(异)N2CO2合计%mol83.2010.005.160.690.500.060.050.330.01100天然气组成表组分H2N2ArCH4合计%mol73.9724.640.311.08100合成氨原料气组成表一段转化炉二段转化炉CO变换CO2脱除甲烷化天然气xkmol蒸汽空气ykmolCO2解：以100

kmol合成氨原料气为计算基准。

(1)以N2为联系物作衡算，作系统N2平衡得

0.0033x＋0.79y＝24.64（kmol）（A)(2)作系统氢平衡

100kmol天然气可提供的理论H2为：n个C，3n+1个H2组分含量/kmol可提供H2量/kmol组分含量/kmol可提供H2量/kmolCH483.204×83.20=372.80C5H12(正)0.0613×0.06=0.96C2H610.007×10.00=70.00C5H12(异)0.0513×0.05=0.80C3H85.1610×5.16=51.60N20.330C4H10(正)0.6913×0.69=8.97CO20.010C4H10(异)0.5013×0.50=6.50合计100471.63因此，xkmol天然气进料可提供的理论H2为

联立解(A)(B)，得制造100kmol合成氨原料气需天然气18.92kmol和31.11kmol空气。

燃烧消耗的H2为作系统H2平衡得常用计算方法利用联系物做物料衡算复杂反应体系使用产物、副产物各自的收率数据作物料衡算带有物料循环的流程的物料衡算多步串联过程的物料衡算化学反应的物料衡算对于复杂反应体系使用产物、副产物各自的收率数据作物料衡算例：丙烯氨氧化合成丙烯腈的反应是除上述主反应外，还有下列主要副反应：试作年产5000t丙烯腈反应器的物料衡算丙烯氨氧化C3H6

1NH3

1.05O2

2.3H2O3C3H8:C3H6=0.15:0.85C2H3CN60%HCN6.5%CH3CN7%C3H4O0.7%CO2

12%a.年产丙烯腈5300tb.年操作300天c.操作过程丙烯腈损耗3%解：先画出流程图收率O2H2OC3H6C3H81)丙烯腈的产量：5300×1.03＝5459t/a2)反应器进料量：丙烯：氨：23.83×1.05＝25kmol/h=425kg/h丙烷：23.83÷0.85×0.15＝4.205kmol/h=185kg/h水：23.83×3＝71.49kmol/h=1287kg/h氧：23.83×2.3＝54.81kmol/h=1754kg/h3)反应器出口混合气的量：氢氰酸：23.83×3×0.065＝4.647kmol/h=125.5kg/h乙腈：23.83×1.5×0.07＝2.5kmol/h=102.5kg/h丙烯醛：23.83×0.007＝0.1668kmol/h=9.34kg/h二氧化碳：23.83×3×0.12＝8.58kmol/h=377.5kg/h

丙烯：氧：氨：25-(14.3+4.647+2.5)=3.553kmol/h=60.4kg/h水：71.49+(3×14.3+2×4.647+2×2.5+0.1668+8.58)

=137.4kmol/h=2473kg/h常用计算方法利用联系物做物料衡算复杂反应体系使用产物、副产物各自的收率数据作物料衡算带有物料循环的流程的物料衡算多步串联过程的物料衡算化学反应的物料衡算新鲜原料FF反应系统分离系统循环机械循环物流，RC产品，PF排放，EF（1）代数法：当原料、产品及再循环流的组成是已知的，采用此法。根据已知条件确定已知项和未知项后，列出方程组，求解。

（2）试差法：当未知数的数目多于方程式数目时（隐式），需要用试差法求解。即先给某个未知项假设一个初始值，代入方程组计算结果，检验假设初值是否合理，不合理要重新假设、计算。可借助计算机迭代。（3）循环系数法：是根据求取循环系数来确定循环的物料量循环系数与循环物料间的关系为：循环系数

β=G总/G新鲜=（FF+RC）/FF

FF—加入设备的新鲜物料量RC—返回设备的循环物料量新鲜物料量FF可由生产量求得，当循环系数已知或选定时，即可算出循环物料量。循环系数由下式求得

β=1/（1-α）

α——通过反应设备时未反应的物料的百分比。*使用上式的条件是生产必须达稳定，循环量及其组成都趋于稳定；其次是循环物料的组成和新鲜物料组成应当相当接近。例氨合成系统物料衡算已知：(1)新鲜原料气的组成如下

组分H2N2CH4Ar合计%mol73.72924.5581.4200.293100(2)氨合成塔人口气体中含氨2.5%(摩尔分数，下同)；(3)氨合成塔出口气体中含氨11%；(4)放空气体中(CH4十Ar)的含量为19.926%；(5)忽略气体在液氨中的溶解；(6)因水冷后氨的冷凝量很小，近似把塔出口气体中的氨含量与放空气中的氨含视为相等。

氨合成工艺流程图

氨合成塔水冷器冷交换器水冷氨分循环机油分二级氨冷一级氨分一级氨冷新鲜气V0NH32.5%，V2放空V1CH4+Ar=19.296NH311%V30~5℃-15~-20℃V4-2液氨V4-1液氨解：取1000m3(STP)新鲜原料气为衡算基准。

(1)放空气量V1及组成，作系统的惰性气平衡得

新鲜气带入的惰性气=放空气带出的惰性气

放空气组成的计算：已知NH3、(CH4+Ar)的摩尔分数分别为11%和19.296%，以及(H2/N2)为73.729/24.558=3

(N2+H2)的摩尔分数为1-(0.11+0.19296)=0.69704

H2：0.069704×3/(1+3)=0.5227

N2：0.069704×1/(1+3)=0.17426CH4：0.19296×1.42/(1.42+0.293)=0.1599Ar：0.19296×0.293/(1.42+0.293)=0.0332(2)总产氨量V4从反应式N2+3H2=2NH3可看出每生成1体积氨，系统体积减小1，因反应生成的气氨等于(V4+0.11Vl)m3(STP)。

(3)氨合成塔出口气量V3和入口气量∵反应减少的体积=V2-V3

∴V2-V3=(V4+0.11V1)

由系统的氨平衡有：合成反应生成的氨=系统排出的氨(4)氨合成塔人口气体组成对氨合成塔作系统H2平衡得：合成塔进口含H2-塔出口含H2=新鲜气带入H2-放空气带出H2

作系统N2平衡得：合成塔进口含N2-塔出口含N2=新鲜气带入N2-放空气带出N2合成塔进口含H2=0.73729V0-0.5227V1+0.5227V3=3593.89m3(STP)合成塔进口含N2=0.24558V0-0.17426V1+0.17426V3=3593.89m3(STP)作塔进、出口CH4平衡：塔进口含CH4=塔出口含CH4=0.15994V3=888.2m3(STP)

作塔进、出口Ar平衡：塔进口含Ar=塔出口含Ar=0.03303V3=183.36m3(STP)作系统NH3平衡得：塔出口含氨-塔进口含氨=系统排出的氨+放空气带出的氨塔进口含氨＝0.11V3-V4-0.11V1=150.34m3常用计算方法利用联系物做物料衡算复杂反应体系使用产物、副产物各自的收率数据作物料衡算带有物料循环的流程的物料衡算多步串联过程的物料衡算化学反应的物料衡算

一个生产车间（或多个乃至全厂）有许多设备与工序，各工序之间又相互牵制，反应组分很多，物料衡算比较复杂。一般可按下述步骤进行：①按生产工艺流程画出示意图，注上有关条件。②根据本车间的年产量及年工作时间及产品产率确定单位时间的投料量。③按物料流程的顺序分别对各单元操作（工序）作物料衡算，列出各工序的衡算表。进行衡算时，计算基准选定后，整个车间各工序的衡算都要以此为计算基准，不能一个工序选一个基准。例：用乙烯为原料生产氯乙烯，乙烯通过A、B二个反应器进行氯化与氧氯化反应以获得二氯乙烷（DCE），进入裂解反应器（C）以获得氯乙烯（VC）在裂解反应器中DCE的转化率为55%，未裂解的DCE分离后返回反应器，而裂解反应产物之一HCl分离后循环返回B反应器。A反应器中：C2H4+Cl2→C2H4Cl2（DCE）

（1）DCE产率：基于乙烯为98%B反应器中：C2H4+2HCl+1/2O2→C2H4Cl2（DCE）+H2O（2）DCE产率：基于乙烯为95%、基于HCl为90%C反应器中：C2H4Cl2（DCE）→C2H3Cl（VC）+HCl

（3）VC产率：基于DCE为99%HCl产率：基于DCE为99.5%

根据产率，忽略其它任何损失，试计算生产125kg/h的VC进入A、B反应器的乙烯流量及进入C反应器的DCE流量？ 分子量：MVC=62.5MDCE=99MHCl=36.5A反应器

(氯化)①B反应器

(氧氯化)②C反应器

(裂解)③Cl2FAFBC2H4F1O2DCEF2循环HClR循环DEC

R’F4VC解：计算基准：每小时VC产量VC的mol小时产量：12500/62.5=2000mol/hDCE产量/h：F2=0.98FA+0.95FBR值计算：R=F2×0.995=0.995（0.98FA+0.95FB）

由B反应器生成的DCE：

基于HCl产率为90%则DCE量为R/2×0.9=0.45R基于C2H4产率为95%则DCE量为0.95FB这二者表示的是同一个反应的DCE生成量故相等。R=2.111FBF2=0.98FA+0.95FBR=F2×0.995=0.995（0.98FA+0.95FB）

R=2.111FBF4=0.99×F2=0.99×（0.98FA+0.95FB）F4=2000mol/hFA=1138mol/hFB=952mol/hR=2010mol/hF2=2020mol/h未裂解之DCE量R’=F2-F4=2020-2000=20mol/hF4为VC量也等于消耗的DCE总产率=F4/F1=2000/2090=0.957=95.7%谢谢观看/欢迎下载BYFAITHIMEANAVISIONOFGOODONECHERISHESANDTHEENTHUSIASMTHATPUSHESONETOSEEKITSFULFILLMENTREGARDLESSOFOBSTACLES.BYFAITHIBYFAITH安全注射与职业防护PART01一、安全注射二、职业防护主要内容安全注射阻断院感注射传播让注射更安全！《健康报》

别让输液成为一个经济问题有数据显示，是世界最大的“注射大国”。2009年我国平均每人输液8瓶，远远高于国际上人均2.5—3.3瓶的平均水平。我国抗生素人均消费量是全球平均量的10倍。因此我国被称为：

“输液大国、抗生素大国和药品滥用大国”。2016年国家十五部委重拳出击

遏制细菌耐药《阻断院感注射传播，让注射更安全（2016-2018年）》专项工作指导方案量化指标医疗卫生机构安全注射环境、设施条件、器具配置等合格率100%医务人员安全注射培训覆盖率100%规范使用一次性无菌注射器实施注射100%（硬膜外麻醉、腰麻除外）医疗卫生机构对注射后医疗废物正确处理率100%医疗卫生机构内部安全注射质控覆盖率100%医务人员安全注射知识知晓率≧95%医务人员安全注射操作依从性≧90%医务人员注射相关锐器伤发生率较基线下降≧20%相关内容基本概念安全注射现况不安全注射的危害如何实现安全注射意外针刺伤的处理

基本概念

注射

注射是指采用注射器、钢针、留置针、导管等医疗器械将液体或气体注入体内，达到诊断、治疗等目的的过程和方法。包括肌内注射、皮内注射、皮下注射、静脉输液或注射、牙科注射及使用以上医疗器械实施的采血和各类穿刺性操作。

基本概念

符合三个方面的要求：对接受注射者无危害；对实施者无危害；注射后的废弃物不对环境和他人造成危害。不安全注射发生率东欧：15%中东：15%亚州：50%印度：50%中国：50%对我国某地3066个免疫接种点的调查表明:一人一针一管的接种点为33.5％一人一针的接种点为62.1％一人一针也做不到的接种点......

目前情况

不安全注射

没有遵循上述要求的注射常见不安全注射-对接受注射者不必要的注射注射器具重复使用注射器或针头污染或重复使用手卫生欠佳注射药品污染不当的注射技术或注射部位医用纱布或其他物品中潜藏的锐器常见不安全注射-对接受注射者减少不必要的注射是防止注射相关感染的最好方法据调查，从医疗的角度来说，有些国家高达70％的注射不是必须的应优先考虑那些同样能达到有效治疗的其他方法口服纳肛不安全注射-对实施注射者采血技术欠佳双手转移血液不安全的血液运输手卫生欠佳废弃锐器未分类放置不必要的注射双手针头复帽重复使用锐器锐器盒不能伸手可及患者体位不当不安全注射-对他人不必要的注射带来过多医疗废物医疗废物处置不当废弃锐器置于锐器盒外与医用纱布混放放在不安全的处置地点—如走廊中容易拌倒废物处理者未着防护用品（靴子，手套等）重复使用注射器或针头最佳注射操作注射器材和药物注射器材药物注射准备注射管理锐器伤的预防废物管理常规安全操作手卫生手套其他一次性个人防护装备备皮和消毒清理手术器械医疗废物二次分拣2023/7/6Dr.HUBijie1012023/7/611/05/09101锐器盒摆放位置不合适，放在地上或治疗车下层头皮针入锐器盒时极易散落在盒外，医废收集人员或护士在整理过程中容易发生损伤不正确使用利器盒绝大部分医务人员对安全注射的概念的理解普遍仅局限于“三查七对”，因此安全注射的依从率也非常低。安全注射现况滥用注射导致感染在口服给药有效的情况下而注射给药临床表现、诊断不支持而使用注射治疗

由于滥用注射，导致感染的发生几率明显增加。安全注射现况注射风险外部输入风险：注射器具、药品、材料等产品质量；非正确使用信息，非正规或正规培训传递错误信息，非合理用药及操作习惯等。内部衍生风险：注射的“过度”与“滥用”、非正确的注射、未达标的消毒灭菌、被相对忽略的职业暴露、不被关注的医疗废物管理。

安全注射现况

当前院感注射途径传播的高风险因素使用同一溶媒注射器的重复使用操作台面杂乱，注射器易污染注射后医疗废物管理欠规范---注射器手工分离与二次分捡

对患者的危害-------传播感染

是传播血源性感染的主要途径之一，也是不安全注射的最主要危害。注射是医院感染传播的主要途径之一！不安全注射的危害导致多种细菌感染，如脓肿、败血症、心内膜炎及破伤风等。败血症破伤风心内膜炎脓肿不安全注射

不安全注射的危害

对医务人员的影响

针刺伤：每年临床约有80.6%-88.9%的医务人员受到不同频率的针刺伤！原因：防护意识薄弱、经验不足、操作不规范、防护知识缺乏。

不安全注射的危害

对社会的危害

拿捡来的注射器当“玩具”

不安全注射的危害

如何实现安全注射三防：人防、技防、器防四减少：减少非必须的注射操作减少非规范的注射操作减少注射操作中的职业暴露减少注射相关医疗废物

如何实现安全注射

重视环境的准备警惕锐器伤正确物品管理严格无菌操作熟悉操作规程执行手卫生安全注射

如何实现安全注射

进行注射操作前半小时应停止清扫地面等工作。避免不必要的人员活动。严禁在非清洁区域进行注射准备等工作。应在指定的不会被血液和体液污染的干净区域里，进行注射准备。当进行注射准备时，必须遵循以下三步骤：1.保持注射准备区整洁、不杂乱，这样可以很容易清洁所有表面2.开始注射前，无论准备区表面是否有血液或体液污染，都应清洁消毒。3.准备好注射所需的所有器材：-无菌一次性使用的针头和注射器-无菌水或特定稀释液等配制药液-酒精棉签或药棉-锐器盒重视环境的准备手卫生之前先做脑卫生！观念的改变非常重要！安全注射，“手”当其冲！认真执行手卫生工作人员注射前必须洗手、戴口罩，保持衣帽整洁；注射后应洗手。操作前的准备注射前需确保注射器和药物处于有效期内且外包装完整。操作前的准备给药操作指导单剂量药瓶——只要有可能，对每位患者都使用单剂量药瓶，以减少患者间的交叉污染多剂量小瓶——如果别无选择，才使用多剂量药瓶-在对每个患者护理时，每次只打开一个药瓶-如果可能，一个患者一个多剂量药瓶，并在药瓶上写上患者姓名，分开存储在治疗室或药房中-不要将多剂量药瓶放在开放病房中，在那里药品可能被不经意的喷雾或飞溅物污染药物准备给药操作指导丢弃多剂量药瓶：-如果已失去无菌状态-如果已超过有效日期或时间（即使药瓶含有抗菌防腐剂）-如果打开后没有适当保存-如果不含防腐剂，打开超过24小时，或制造商建议的使用时间后-如果发现未注明有效日期、储存不当，或药品在不经意间被污染或已知道被污染（无论是否过期）药物准备给药操作指导具有跳起打开装置的安瓿瓶——只要有可能，就使用具有跳起打开装置的安瓿瓶，而不是需要金属锉刀才能打开的安瓿瓶如果是需要金属锉刀才能打开的安瓿瓶，在打开安瓿瓶时，需使用干净的保护垫（如一个小纱布垫）保护手指药物准备准备好注射所需的所有器材：-无菌一次性使用的针头和注射器-无菌水或特定稀释液等配制药液-酒精棉签或药棉-锐器盒注射准备对药瓶隔膜的操作步骤在刺入药瓶前用蘸有70%乙醇棉签或棉球擦拭药瓶隔膜（隔层），并在插入器材前使其晾干每次插入多剂量药瓶都要使用一个无菌注射器和针头不要把针头留在多剂量药瓶上注射器和针头一旦从多剂量药瓶中吸出药品并拔出，应尽快进行注射注射准备贴标签多剂量药瓶配制后，应在药瓶上贴上标签：-配制日期和时间药物的种类和剂量-配制浓度-失效日期和时间-配制者签名对于不需要配制的多剂量药品，贴上标签：-开启日期和时间-开启者名字和签名注射准备皮肤消毒剂在有效期内使用。严格落实皮肤消毒的操作流程（以注射点作为中心，自内向外，直径5cm以上）。一人一针一管一用，禁止重复使用。熟悉操作规程，严格无菌操作使用同一溶媒配置不同药液时，必须每次更换使用未启封的一次性使用无菌注射器和针头抽取溶媒。必须多剂量用药时，必须做到一人一针一次使用。熟悉操作规程，严格无菌操作熟悉操作规程，严格无菌操作红圈标注地方绝对不能碰触！××熟悉操作规程，严格无菌操作皮肤消毒后不应再用未消毒的手指触摸穿刺点！皮肤消毒后应完全待干后再进行注射！熟悉操作规程，严格无菌操作现配现用药液抽出的药液、开启的静脉输入用无菌液体须注明开启日期和时间，放置时间超过2小时后不得使用；启封抽吸的各种溶媒超过24小时不得使用。药品保存应遵循厂家的建议，不得保存在与患者密切接触的区域，疑有污染或保存不当时应立即停止使用，并进行妥善处置。

熟悉操作规程，严格无菌操作

2小时内：——输注类药品；

24小时内：

——溶媒启封抽吸后；

——灭菌物品启封后（棉球、纱布等）提倡使用小包装。每周更换2次：

——非一次性使用的碘酒、酒精等，容器应灭菌。

7天内：——启封后一次性小包装的瓶装碘酒、酒精.药品保存：——应遵循厂家的建议（温度、避光）——不得保存在与患者密切接触的区域。——疑有污染禁用。应注明开启时间物品管理

禁止双手回套针帽禁止用手传递利器禁止用手分离注射器针头禁止手持锐器随意走动禁止随意丢弃锐器，随时入锐器盒禁止用手直接抓取医疗废物

操作时保证充足光线、空间宽敞

操作时从容不迫

操作时尽可能采用有安全保护装置的锐器六禁止三操作警惕锐器伤耐用，防穿透，防渗漏。大小合适，锐器可以完整放入。可能产生锐器